关键词：X射线检测；焊接缺陷；预防措施
1无损检测的背景与发展
无损检测是在伦琴发现X射线后发展起来的。在无损检测技术发展过程中经历了三个无损检测技术的发展阶段，无损探伤是早期阶段，含义是探测和发现缺陷；无损检测是当前阶段，内涵是给出缺陷的大小、位置、数量等进而胖丁被检对象所处技术状态的所有技术手段的总称；无损评价是即将或已经进入的新的发展阶段，它不仅要求发现缺陷的有无、属性、位置、大小等信息，还要结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理技术，与材料力学等领域知识，对试件或产品的综合性能指标给出评价。随着社会对工程质量安全性、经济性的要求越来越高，其应用日益广泛。
1.1X射线无损检测的特点
它与其他常规无损检测技术、如超声检测技术、磁粉检测技术、渗透检测技术、涡流检测技术比较，具有的主要特点是：对被检测工件无特殊要求，检测结果显示直观；底片保存时间较长，检测技术和检测工作质量可以自我监测，可以达到以下目的：确保被检工件的质量，减少其发生损坏的可能性；可以将工件内部的缺陷检测出来，可以通过分析缺陷产生的原因修改焊接工艺，达到优化工艺的目的，及时采取补救措施，大大降低了工程施工中的质量隐患及事故的发生。
2X射线无损检测在油田地面建设工程的应用
在油田地面建设工艺管道安装施工中，焊接质量的好坏关系到整个工程的工期以及工程质量，常出现的几种焊接缺陷有：裂纹、气孔、咬边、夹渣、未熔合(未焊透)、焊瘤、焊缝外观和形状尺寸不良等。
2.1焊接缺陷与预防措施
（1）气孔：是指熔池中的气泡在凝固时未逸出而引起的孔洞。气孔分类：按形状，气孔可分为球形、条形、针形等气孔。底片示例：.png)
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产生的主要原因：焊材未按规定温度烘干，空气湿度大，焊条药皮变质脱落，焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或电压波动太大；气体保护焊时保护气体纯度低等，均易产生气孔。
预防措施：严格执行焊接工艺规程；采取对母材预热等方式延迟冷却速度；清理焊接区的锈、油污和杂物；去除母材焊接区的结露等。
（2）夹渣：是指焊后残留在焊缝中的熔渣。按残留固体物质分类，可分为非金属夹渣、金属夹渣。底片示例：.png)
产生非金属夹渣的主要原因：焊接电流过小，焊接速度太快；熔池金属凝固过快熔渣来不及浮起；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；边缘和层间清渣不彻底；基本金属和焊接材料化学成分不当，含硫，磷量较多等。
产生金属夹渣的主要原因：焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。
预防措施：选用合适的坡口角度和合理的焊接工艺参数，使熔池存在的时间不要太短;多层焊时要注意将前道焊的熔渣清理干净后，再焊下一道（层）焊缝。焊接时适当控制焊接电流；选用合适直径的焊条；注意控制运条角度；适当放慢焊接速度；对焊接区域进行预热。
（3）咬边：是指焊缝边缘留下的凹陷。底片示例：
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产生的主要原因：由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条把持角度不当，焊接选用的焊条直径不当等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。
预防措施：选用工艺要求的合适电流，避免电流过大；焊条运条角度适当；焊条摆动时在坡口边缘稍慢些，停留时间稍长些；操作时电弧不要拉的太长；选用适当直径的焊条。
（4）焊瘤：是指焊接过程中焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成未与母材熔合的金属瘤。底片示例：
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产生的主要原因：电流过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易产生。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
预防措施：正确选用工艺规程，根焊道施焊时尽可能焊的厚一些，清根时不要打磨的过多。严格执行焊接操作规程。
（5）凹坑：是指焊缝表面或背面局部的低于母材的局部低洼部分。底片示例：
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产生的主要原因：由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成的（此时的凹坑成为弧坑）。仰横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。
预防措施：注意焊接层次的控制；选用适当的运条方法和速度；焊条收尾时稍多停留一会儿，或用断续灭弧来填满。
（6）未熔合、未焊透：是指焊接金属与母材金属或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。焊缝金属没有进入接头根部、未完全熔透的现象，称为未焊透。底片示例：
产生的主要原因：焊接电流小，熔深浅；坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大；磁偏吹影响；焊条偏芯度太大；层间及焊根清理不良；焊条角度不对；母材表面有污物或氧化物。
预防措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等；合理选用坡口型式，装配间隙和采用正确的焊接工艺等。
（7）裂纹：是指金属原子的结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙。裂纹分类：按发生条件和时机可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。底片示例：
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1）热裂纹产生的原因：其生成原因是在焊缝金属凝固过程中，结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界，形成所谓“液态薄膜”，由于焊缝凝固收缩而受到拉应力，最终开裂形成裂纹。孤坑裂纹是热裂纹。
2）冷裂纹产生的原因：①焊接拉应力的作用：金属在焊后冷却至马氏体转变温度（大致在300℃-200℃）以下时被冷却过程中的过度热应力拉开，常发生在热影响区熔合线附近的过热区中。②氢的聚集作用：接头金属内含有较多的原子态的氢在焊接高温作用下，氢以原子状态进入熔池中，随着熔池温度的不断降低，氢在金属中的溶解度急剧下降；在金属发生相变时其溶解度将发生突变。焊接时冷却速度很快，氢来不及逸出而残留在焊缝中，过饱和的氢就向热影响区扩散，聚集在熔合线附近，氢原子结合成氢分子，以气体状态进入到金属的细微孔隙中，使局部产生很大的应力而形成冷裂纹。氢的扩散在不同材料中速度不同，因此这类冷裂纹产生的时间也不同，会出现延迟性。
3）再热裂纹产生的原因：是再加热时焊接残余应力松弛，导致较大的附加变形，与此同时热影响区的粗晶部位会析出合金碳化物组成的沉淀硬化相，如果粗晶部位的蠕变塑性不足以适应应力松弛所产生的附加变形，则沿晶界发生的开裂。预防措施：第一：焊前预热，焊后控制冷却速度，避免淬硬组织的产生，同时也有减少焊接应力的作用。在热焊道施焊前，确保管子不要受到剧烈的震动和发生移位。第二：改善收弧操作技术，将弧坑填平后再收弧。严格执行管线施工焊接工艺要求，根焊道时尽可能使焊道焊的厚些，焊道不仅要背面成形好正面也要成形良好，这样可以减少打磨，保证根焊道的金属厚度。第三：选用合格的低氢型焊条和碱性焊剂等；焊材按规定烘干，并严格清理坡口。第四：焊接时保护和被施焊处的表面清理，避免氢的侵入。第五：选用合理的焊接规程（例如：焊接速度过大或过小均易产生淬硬组织），采用合理的对口组装焊接顺序，以改善焊件的应力状态。第六：回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。
参考文献：
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[3]GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》
[4]GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》
[5]TSG D7005-2018《压力管道定期检测规则---工业管道》
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论文作者:程红
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：焊条论文; 裂纹论文; 金属论文; 预防措施论文; 熔池论文; 底片论文; 电流论文; 《科学与技术》2020年1期论文;